WO2012156202A1 - Système de communication, et procédé, programme d'ordinateur et moyens de stockage correspondants - Google Patents

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WO2012156202A1
WO2012156202A1 PCT/EP2012/058020 EP2012058020W WO2012156202A1 WO 2012156202 A1 WO2012156202 A1 WO 2012156202A1 EP 2012058020 W EP2012058020 W EP 2012058020W WO 2012156202 A1 WO2012156202 A1 WO 2012156202A1
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WO
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communication
transmission resource
common
base
nodes
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/058020
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English (en)
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Yves Bard
Géraud ALLARD
Gilles Raymond
Patrice Courtet
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Sagem Defense Securite
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Priority to AU2012257925A priority patent/AU2012257925B2/en
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    • H04W48/12—Access restriction or access information delivery, e.g. discovery data delivery using downlink control channel
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    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
    • H04W84/105—PBS [Private Base Station] network

Definitions

  • the present invention relates to the field of cellular radio communication systems and more particularly to communication systems based on multiple accesses by time division and frequency division.
  • Cellular radio communication systems allow devices, called mobile handsets or terminals, to communicate with each other via at least one other device, called a base.
  • a device whether a handset or a base, is more generally called a communication node.
  • Each base manages a cell and periodically sends a signal, called beacon, which allows the handsets in the coverage area of the cell to synchronize with the base to establish communications and exchange system management information. Communication.
  • Such known radio communication systems use a Time Division Multiple Access (TDMA) time division multiple access mechanism.
  • time is divided into frames for framing the communication.
  • Each frame is itself divided into time slots (time slot in English) of predefined duration, to share the access time to the transmission medium between the communication nodes.
  • TDMA Time Division Multiple Access
  • Such systems may furthermore use a Frequency Division Multiple Access (FDMA) frequency division multiple access mechanism.
  • FDMA Frequency Division Multiple Access
  • improved digital wireless telecommunications systems DECT registered trademark
  • DECT Digital Enhanced Cordless Telecommunications
  • Such TDMA and FDMA communication systems can be mobile.
  • handsets and bases can be mobile.
  • the transmission conditions between the communication nodes may change rapidly, for example by the appearance of a phenomenon of signal jamming or fading (English fading) of the signal by the appearance of an obstacle. between the communication nodes.
  • the communication channels established between the communication nodes can then be interfered with in communication or even become unusable.
  • the invention relates to a communication system comprising communication nodes communicating via time division multiple access and frequency division type frames, said nodes forming a hierarchical cellular radio network defining hierarchical levels each comprising a base and a least one handset, said system being adapted so that the communication nodes are allowed to communicate via the base of their hierarchical level.
  • the system is such that a communication node, said master node, comprises: means for selecting in each of said frames a transmission resource common to said communication nodes, said transmission resource common to the network neighborhood; means for distributing to said communication nodes, through the hierarchical levels via their respective bases, information representative of the selected common transmission resource.
  • the system is further adapted to allow said communication nodes to broadcast messages via the selected common transmission resource.
  • said master node comprises means for obtaining information representative of transmission conditions between said communication nodes and means for selecting the transmission resource common to the network neighborhood are adapted to make the selection according to said information. obtained.
  • said communication nodes comprise means for determining transmission conditions in said communication system and means for transmitting messages comprising information representative of transmission conditions, or of change of transmission conditions either via the transmission resource common to the network neighborhood, either via the base of their hierarchical level.
  • said communication nodes comprise means for broadcasting via the transmission resource common to the network neighborhood messages comprising synchronization information identifying a resource of said frames used to transmit a beacon signal.
  • a node for which the communication channel with the base of its hierarchical level is broken can be reinserted as quickly as possible in the system.
  • said communication nodes comprising handset and base functions
  • said communication nodes comprise: means for detecting a risk of loss of connectivity with a communication node; means for activating a beacon signal, when a risk of loss of connectivity is detected; means for broadcasting via the transmission resource common to the network neighborhood a message comprising synchronization information identifying a resource of said frames, used to transmit said beacon signal.
  • the base of each hierarchical level comprises means for authorizing the communication nodes of its hierarchical level to broadcast messages via a common transmission resource at said hierarchical level.
  • the common transmission resource at each hierarchical level corresponds to a resource of said frames having a predefined position relative to a resource used by the base of said hierarchical level to transmit a beacon signal.
  • the use of resources is optimized.
  • the base of each hierarchical level comprises means for changing the resource of said frames, used to transmit a beacon signal, according to messages received via the resource of common transmission at its hierarchical level or via the transmission resource common to the network neighborhood.
  • the communication system is more responsive.
  • said system is adapted so that the bases transmit their beacon signal in a time interval distinct from each time interval defining the transmission resource common to the network neighborhood.
  • the invention also relates to a method of communication in a communication system comprising communication nodes communicating via time division multiple access type frames, said nodes forming a hierarchical cellular radio network defining hierarchical levels each comprising a base and at least one handset, said system being adapted so that the communication nodes are allowed to communicate via the base of their hierarchical level.
  • the method is such that a communication node, said master node, performs the steps of: selecting in each of said frames a transmission resource common to said communication nodes, said transmission resource common to the network neighborhood; broadcasting to said communication nodes, through the hierarchical levels via their respective bases, information representative of the selected common transmission resource.
  • the method is further such that said communication nodes are allowed to broadcast messages via the selected common transmission resource.
  • the invention also relates to a computer program, which can be stored on a medium and / or downloaded from a communication network, in order to be read by a computer system or a processor.
  • This computer program includes instructions for implementing the method mentioned above, when said program is executed by the computer system or the processor.
  • the invention also relates to storage means comprising such a computer program.
  • FIG. 1 schematically illustrates a frame structure in which the invention can be implemented
  • FIG. 2 schematically illustrates a communication system in which the invention can be implemented
  • FIG. 3 schematically illustrates a communication node architecture of the communication system of FIG. 2;
  • FIG. 4 schematically illustrates an algorithm for setting up a transmission resource common to the network neighborhood
  • FIG. 5 schematically illustrates a first algorithm for using the transmission resource common to the network neighborhood
  • FIG. 6 schematically illustrates a second algorithm for using the transmission resource common to the network neighborhood
  • FIG. 7 schematically illustrates a resynchronization algorithm using information broadcast via the transmission resource common to the network neighborhood
  • FIG. 8 schematically illustrates a network neighborhood connectivity improvement algorithm using information transmitted via the transmission resource common to the network neighborhood.
  • This transmission resource common to the network neighborhood is selected by a predefined node of the communication system preferably according to the transmission conditions, and is therefore, in this case, likely to vary over time.
  • This transmission resource common to the network neighborhood thus enables any communication node to broadcast synchronization, topology management, network neighborhood detection and / or transmission condition change detection information in the communication system, independently of one another. from the base to which he is attached.
  • Network Neighborhood is understood to mean the entire communication system, that is to say the set of communication nodes that are authorized to communicate via the same frame.
  • the establishment and use of this transmission resource common to the network neighborhood in each TDMA frame is detailed below in the illustrative framework of a DECT (registered trademark) type communication system.
  • FIG. 1 schematically illustrates a frame structure 1.1 in which the invention can be implemented.
  • the representation of FIG. 1 has two axes: along the vertical axis ordinates, different carrier frequencies are represented; and along the horizontal axis of the abscissae, different consecutive time intervals are represented.
  • the representation of FIG. 1 illustrates, for example, a frame according to the TDD (Time Division Duplex) communication principles, TDMA and FDMA that can be found in DECT (registered trademark) type communication systems.
  • the frame 1.1 is of duration equal to 10 ms and is divided, according to the time axis, in a first part 1.2 devoted to the downlink traffics (downlink in English) and a second part 1.3 devoted to the uplink traffics (English).
  • Downstream traffic is transmitted from one base to at least one handset, while upstream traffic is transmitted by a handset to a base. It is said that the communications are half-duplex (half-duplex), in the sense that the downstream and upstream communications are not simultaneous, but spread over different time intervals.
  • the first 1.2 and second 1.3 parts are of the same duration. Each of these parts is further broken down into twelve elementary time intervals of the same duration.
  • the frame 1.1 is further divided, according to the frequency axis, into ten carrier frequencies.
  • the frame 1.1 comprises elementary communication units 1.6 which respectively correspond to a carrier frequency and to a time interval. Each elementary communication unit 1.6 is then defined by a single frequency / time interval pair.
  • the frame 1.1 shown in FIG. 1 thus comprises two hundred and forty elementary communication units 1.6.
  • a transmission channel is defined as a pair of basic communication units 1.6, one unit per direction of communication.
  • these basic communication units 1.6 are corresponding, i.e. they use the same carrier frequency and are separated by twelve time intervals.
  • elementary This is the case of elementary communication units 1.6 marked with a cross in FIG. 1, i.e. those corresponding to the ninth and twenty-first time intervals on the seventh carrier frequency.
  • Each basic communication unit 1.6 allows the transmission of signals in the form of a data packet, which may be composed of a header field which contains signaling and protocol information and a data field. payload data which contains the actual data exchanged. Typically, the useful data field contains the audio samples during a voice type communication.
  • this base emits a signal called beacon (beacon in English).
  • This signal uses one of the basic communication units 1.6 of the first part 1.2 of the frame 1.1. This signal is emitted periodically, at each frame, and contains the signaling and synchronization information necessary for the handset to connect and synchronize on the base so that it can communicate with it.
  • the beacon signal transmitted by a base to allow connection of handsets consists of signaling information contained in the header field of a data packet, and the useful data field is then meaningless.
  • Fig. 2 schematically illustrates a hierarchical communication system in which the invention can be implemented.
  • a communication system can be intended for a set of individuals, at least a part of which is mobile, and which respectively relate to themselves communication devices 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 and 2.6, also called nodes.
  • Communication The communications between the node are carried out by means of frames in the format of the frame 1.1.
  • Each of the communication nodes 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 and 2.6 preferably has handset and base functions.
  • the communication system is in a situation where: the communication node 2.1 functions as a base for the communication nodes 2.2 and 2.3; the communication node 2.2 only functions as a handset; the communication node 2.3 functions as a handset for the communication node 2.1 and as a base for the communication nodes 2.4 and 2.5; the communication node 2.5 functions only as a handset; and, the communication node 2.4 functions as a handset for the communication node 2.3 and as a base for the communication node. communication 2.6.
  • data can be relayed by a node to put, or maintain, in relation to at least two other nodes.
  • each other communication node is attached to a base, and can itself serve as a base.
  • a communication tree forming a chaining of the communication nodes is thus obtained, allowing all of these communication nodes to have the same clock reference.
  • the set formed by a communication node acting as a base and the communication nodes attached to it is called group or hierarchical level.
  • each group can communicate with each other through the group base.
  • Four basic communication units 1.6 of the frame 1.1 are then necessary to implement such communication.
  • Information can also be exchanged between groups by going up and / or down hierarchically the communication tree via the bases of the groups.
  • each base serves as a relay between the communication nodes, either within the group for which it acts as a base, or between the group in which it acts as a base and that, if exists, in which it acts as a combined.
  • the communication system is a hierarchical cellular radio network defining hierarchical levels each comprising a base and at least one handset, the system being adapted so that the communication nodes are authorized to communicate via the base of their base. hierarchical level.
  • the transmission resource common to the network neighborhood is then an alternative information transmission means to the upward and downward hierarchies of the communication tree.
  • the transmission resource common to the network neighborhood makes it possible to avoid experiencing congestions that may appear at the level of the bases of the communication system, and this by providing any communication node with a means of broadcasting independent of the base to which it is attached. .
  • the individuals being mobile the transmission conditions between the communication nodes can change rapidly, for example by appearance of a phenomenon of signal interference or fading of the signal by appearance of obstacle between the communication nodes. Communication channels 2.10, 2.11, 2.12, 2.13 and 2.14 can then be interfered with or even become unusable.
  • the communication channel 2.14 becomes unusable and the communication node 2.6, acting as a handset, can no longer synchronize on the communication node 2.4, acting as a base. It is then necessary for the communication node 2.6 to synchronize with another communication node acting as a base.
  • the handset can then use the information broadcast via the common transmission resource to the network neighborhood to accelerate its resynchronization to a base.
  • the use of the resource common to the network neighborhood for broadcasting such information is detailed below in relation to FIG. 5. This eliminates the need to scan the entire transmission spectrum to detect a basic tag that it could attach to.
  • Such use of the information broadcast via the transmission resource common to the network neighborhood is described below in relation to FIG. 7.
  • the handset may also use the common resource in the network neighborhood to broadcast a discovery message, called a hello message, to indicate to other communication nodes that it is searching for a base to attach to.
  • a discovery message called a hello message
  • the use of the resource common to the network neighborhood to broadcast such a message is detailed below in relation to FIG. 5.
  • the handset can then use the common transmission resource in the network neighborhood to broadcast information about the transmission conditions and thus accelerate their dissemination in the communication system.
  • Such use of the information broadcast via the transmission resource common to the network neighborhood is described below in relation to FIG. 6.
  • Such use of the information broadcast via the common neighborhood transmission resource is particularly useful when a phenomenon of scrambling, fast masking or fast attenuation occurs between the handset and the base to which it is attached.
  • each communication node can transmit or receive only on a single carrier frequency at each time interval.
  • a communication node acting as a base is highly stressed, it has little or no opportunity to detect beacon transmissions by the other communication nodes. If the communication with the base to which it is attached breaks, it will be necessary for it to browse all the carrier frequencies in search of tags, thus causing its disconnection of the communication system during several TDMA frames.
  • Fig. 3 schematically illustrates a communication node architecture of the communication system.
  • This architecture comprises, connected by a communication bus 3.1: a processor, microprocessor, microcontroller (noted ⁇ ) or CPU (Central Processing Unit in English or Central Processing Unit in French) 3.2; random access memory RAM (Random Access Memory in English or Random Access Memory in French) 3.3; a ROM (Read Only Memory in English or Mémoire à Lire Seul in French) 3.4; a 3.5 medium storage drive, such as a SD card reader (Secure Digital Card in English or Secured Digital Card in French); radio interface means 3.6; and human-machine interface means 3.7.
  • ⁇ processor, microprocessor, microcontroller
  • RAM Random Access Memory in English or Random Access Memory in French
  • ROM Read Only Memory in English or Mémoire à Lire Seul in French
  • a 3.5 medium storage drive such as a SD card reader (Secure Digital Card in English or Secured Digital Card in French); radio interface means 3.6; and human
  • the microcontroller 3.2 is capable of executing instructions loaded in the RAM 3.3 from the ROM 3.4, an external memory (not shown), a storage medium, such as an SD card or the like, or a communication network. When the communication node is powered up, the microcontroller 3.2 is able to read instructions from RAM 3.3 and execute them. These instructions form a computer program, which causes the implementation, by the micro controller 3.2, all or part of the algorithms described below in relation to FIGS. 4-7.
  • All or part of the algorithms described below in relation to FIGS. 4 to 7 can be implemented in software form by executing a set of instructions by a programmable machine, such as a DSP (Digital Signal Processor in English or Digital Signal Processing Unit in French) or a microcontroller, or be implemented in hardware form by a machine or a dedicated component, such as an FPGA (Field Programmable Gate Array) or an ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) Specific to an Application in French).
  • a programmable machine such as a DSP (Digital Signal Processor in English or Digital Signal Processing Unit in French) or a microcontroller
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • ASIC Application-Specific Integrated Circuit
  • Fig. 4 schematically illustrates an algorithm for setting up the transmission resource common to the network neighborhood.
  • the algorithm illustrated in FIG. 4 is implemented by a dedicated node of the communication system. It is preferably implemented by the higher hierarchy node, the master node, that is to say the communication node 2.1 in the representation of FIG. 2.
  • the master node is the one in the network neighborhood, which acts only as a base, the other nodes of communication acting as combined, or as base and combined.
  • this master node may be elected from among the nodes of the communication system, in particular to take into account the fact that, following an appearance or disappearance of a phenomenon of jamming, fast masking or attenuation fast, the communication system can be split into two or, respectively, two communication systems can be merged.
  • the master node 2.1 determines the conditions of transmission in the communication system. This step can be performed by analyzing the signals received by the master node 2.1 via its interface 3.6 and / or from information provided by other nodes of the communication system. Such information can be provided either in point-to-point mode (unicast in English) by the communication nodes of the group of the master node, or in broadcast mode (broadcast in English) via the transmission resource common to the network neighborhood previously allocated. . When this information is provided by the communication nodes of the group of the master node, they can be information relayed by these nodes on behalf of groups of lower hierarchical level. The master node 2.1 thus determines, in the frame 1.1, the basic communication units 1.6 which, according to the transmission conditions, can be used by all the nodes of the communication system.
  • the master node 2.1 selects the transmission resource common to the network neighborhood, according to the transmission conditions determined in step 4.1.
  • the transmission resource common to the network neighborhood may be a single elementary communication unit 1.6 or several basic communication units 1.6, which can then be contiguous or disjoint in the representation of FIG. 1.
  • the master node 2.1 notifies the other nodes of the communication system which elementary unit (s) 1.6 communication (s) are allocated to form the transmission resource common to the network neighborhood.
  • this notification is performed by the master node 2.1 in the beacon that it transmits to each frame 1.1.
  • This notification is then relayed by each of the communication nodes of the group of the master node 2.1 and which also acts as a base for another group.
  • This notification is then relayed in these other groups through tags transmitted by the bases of these groups.
  • the notification can be relayed again in order to be broadcast throughout the communication tree via the beacons issued by the bases of the groups.
  • the communication nodes can thus be free from the hierarchical character of the communication tree and transmit messages and information without passing through the base to which it is attached, and this by using the transmission resource common to the network neighborhood.
  • the set of communication nodes is thus authorized to access the transmission resource common to the network neighborhood selected and notified by the master node 2.1.
  • step 4.1 is performed for each frame 1.1 and a new transmission resource common to the network neighborhood is selected and then notified, in the event of a change in transmission conditions involving at least one elementary unit of communication 1.6 of the transmission resource common to the network neighborhood previously allocated is no longer usable.
  • Fig. 5 schematically illustrates a first algorithm for using the transmission resource common to the network neighborhood.
  • the transmission resource common to the network neighborhood is used to broadcast messages comprising synchronization information and / or information concerning the topology of the network constituted by the communication nodes.
  • the communication node considered generates such a message.
  • This message, called neighborhood may include:
  • a field comprising an identifier of the group to which the communication node considered belongs
  • a field comprising a list of identifiers of a predefined number of communication nodes which are closest to the communication node in question, that is to say those for which the energy of the signals received is the highest;
  • a field comprising an identifier of the base to which the communication node in question is possibly attached
  • a field comprising a signal transmission quality indicator, or distance estimation indicator, between the communication node considered and the base to which it is possibly attached;
  • a communication node When a communication node receives such messages via the transmission resource common to the network neighborhood, this allows it to be located within the communication system and to know its network neighbors, that is to say those with which a direct communication can be established. A use of these messages by a communication node to resynchronize is described below in relation to FIG. 7.
  • a next step 5.2 the node in question determines which is the transmission resource common to the network neighborhood in the frame 1.1. This information is obtained following the notification transmitted in step 4.3.
  • the communication node considered diffuses via the transmission resource common to the network neighborhood the message generated in step 5.1.
  • the broadcasts via the transmission resource common to the network neighborhood can be carried out in a predetermined manner according to a fixed sequence in advance or in a random or pseudo-random manner.
  • the transmission resource common to the network neighborhood is used by a communication node considered to broadcast a discovery message, called a hello message, to indicate to the other communication nodes that it is searching for a base to attach to.
  • This communication node considered can then receive in response via the transmission resource common to the network neighborhood at least one neighborhood message, as previously mentioned, broadcast by the node (s) of the network neighborhood having received the hello message.
  • topology control messages can thus be transmitted according to one and / or the other of these exemplary embodiments.
  • Fig. 6 schematically illustrates a second algorithm for using the transmission resource common to the network neighborhood.
  • the transmission resource common to the network neighborhood is then used to broadcast information about the transmission conditions and thus accelerate their transmission in the communication system.
  • the communication node considered detects a change in transmission conditions, or at least determines these conditions. In particular, when these transmission conditions can cause the loss of at least one transmission channel, the communication node considered determines which is the common transmission resource in the network neighborhood in the frame 1.1, in a subsequent step 6.2. This information is obtained following the notification transmitted in step 4.3.
  • the communication node considered diffuses via the transmission resource common to the network neighborhood a message comprising information representative of the transmission conditions, or changes in transmission conditions, determined in step 6.1.
  • Such a broadcast mode via the transmission resource common to the network neighborhood is particularly effective when there is a loss of the transmission channel. communication between the communication node considered and the base to which it is attached or between the communication node considered and the handset (s) which is (are) attached.
  • the communication node considered transmits the message to the master node 2.1 using a base-to-base escalation of the communication tree .
  • the communication node considered transmits the message via the other part of the common network neighborhood resource.
  • the process of FIG. 6 may further be used by a base to indicate to nodes in the network neighborhood that it is congested.
  • Fig. 7 schematically illustrates a resynchronization algorithm using information broadcast via the transmission resource common to the network neighborhood.
  • the communication node considered detects a loss of communication channel with the base to which it is attached.
  • the communication node in question obtains information broadcast via the transmission resource common to the network neighborhood and which is intended to make it possible to resynchronize on another basis.
  • This information is that contained in the neighborhood messages previously mentioned in connection with FIG. 5.
  • these messages can be transmitted periodically by the communication nodes or be transmitted in response to a hello message transmitted by the communication node in question.
  • the communication node considered uses the information contained in the received neighborhood messages to establish a communication channel with another base.
  • Fig. 8 schematically illustrates a network neighborhood connectivity improvement algorithm using information broadcast via the transmission resource common to the network neighborhood.
  • the communication node in question obtains information broadcast via the transmission resource common to the network neighborhood and which makes it possible to obtain a description of the topology of the network constituted by the communication nodes.
  • This information is that contained in the neighborhood messages previously mentioned in connection with FIG. 5.
  • the communication node considered receives from another communication node a message comprising a transmission condition change information, as indicated above in relation to FIG. 6.
  • the communication node considered detects a loss of connectivity with a communication node, that is to say that the messages received by the communication node considered show that the communication node having transmitted them has detected a drop in communication quality that can lead to the loss of at least one communication channel.
  • the communication node considered verifies if it does not already have the role of a base, and if it is not the case, it takes the role of a base and activates a tag in result.
  • the communication node considered diffuses via the transmission resource common to the network neighborhood a neighborhood message, as presented previously in relation to FIG. 5, indicating the activation of this tag and providing the information for synchronization.
  • each database in addition to implementing a transmission resource common to the network neighborhood, each database can implement a transmission resource common to its cell, and allow the handsets of its cell to access this resource. .
  • the common transmission resource to a cell is preferably the elementary communication unit 1.6 which is complementary in the second part 1.3 of that used in the first part 1.2 of the frame 1.1 by the base for transmitting the beacon signals.
  • the transmission resource common to the cell corresponds to the time interval N + 12 for this same carrier frequency.
  • This common transmission resource relates to the handsets of the cell and has a predefined position relative to a resource used by the base to transmit a beacon signal. Its access is, for the handsets of the cell, similar to that of the common network neighborhood resource. It can also be sequentially predefined in time.
  • the common transmission resource to a cell can be used by a communication node of this cell to broadcast a neighborhood message, such as as previously presented in connection with FIG. 5.
  • the communication node acting as a base for this cell can relay the transmitted information via the common transmission resource to the other nodes of the cell.
  • the communication node acting as a base for this cell can relay the transmitted information via the common transmission resource at the higher hierarchical level. This is for example the case when the transmission resource common to the cell is used to broadcast information relating to the conditions, or changes in conditions, of transmission.
  • the communication node acting as a base can detect a situation of scrambling, fast masking or fast attenuation, thanks to the neighborhood messages transmitted by the handsets of its cell, and thus decide to change the elementary communication unit 1.6 to transmit his tag.
  • the same method can be implemented from neighborhood messages transmitted by the handsets of this cell via the transmission resource common to the network neighborhood.
  • the bases of the communication system are adapted to not transmit their beacon in the same time interval (s) as the transmission resource common to the network neighborhood.
  • a base changes its basic communication unit 1.6 to transmit its beacon, it preferably makes sure to select a time interval distinct from that or those of the transmission resource common to the network neighborhood.
  • the master node changes elementary communication unit 1.6 to define the transmission resource common to the network neighborhood, it preferably makes sure to select a time interval distinct from those used by the databases to transmit their tags. Such information can be sent back to the master node by going up the hierarchical tree.

Abstract

Un système de communication comporte des nœuds de communication communiquant par le biais de trames de type à accès multiple par division temporelle et par division fréquentielle. Les nœuds forment un réseau radio cellulaire hiérarchique définissant des niveaux hiérarchiques comportant chacun une base et au moins un combiné. Les nœuds de communication sont autorisés à communiquer via la base de leur niveau hiérarchique. Un nœud maître comporte : des moyens pour sélectionner (4.2) dans chacune des trames une ressource de transmission commune auxdits nœuds de communication; des moyens pour diffuser (4.3) aux nœuds de communication, au travers des niveaux hiérarchiques via leurs bases respectives, une information représentative de la ressource de transmission commune sélectionnée. Le système est adapté pour autoriser lesdits nœuds de communication à diffuser des messages via la ressource de transmission commune sélectionnée.

Description

Système de communication, et procédé, programme d'ordinateur et moyens de stockage correspondants
La présente invention concerne le domaine des systèmes de communication radio cellulaire et plus particulièrement des systèmes de communication reposant sur des accès multiples par division temporelle et par division fréquentielle.
Les systèmes de communication radio cellulaire permettent à des dispositifs, appelés combinés ou terminaux mobiles, de communiquer entre eux via au moins un autre dispositif, appelé base. Un dispositif, qu'il soit un combiné ou une base, est plus généralement appelé nœud de communication.
Chaque base gère une cellule et émet périodiquement un signal, appelé balise (beacon en anglais), qui permet aux combinés présents dans la zone de couverture de la cellule de se synchroniser avec la base pour établir des communications et échanger des informations de gestion du système de communication.
De tels systèmes de communication radio connus utilisent un mécanisme d'accès multiple par division temporelle TDMA (Time Division Multiple Access en anglais). Dans ces systèmes, le temps est divisé en trames servant à cadrer la communication. Chaque trame est elle-même divisée en intervalles de temps (time slot en anglais) de durée prédéfinie, pour partager le temps d'accès au support de transmission entre les nœuds de communication. De tels système peuvent en outre utiliser un mécansime d'accès multiple par division fréquentielle FDMA (Frequency Division Multiple Access en anglais). Par exemple, les systèmes de télécommunications sans-fil numériques améliorées DECT (marque déposée), pour Digital Enhanced Cordless Télécommunications, tel que spécifié dans la série de documents ETS 300 175 publiés par l'institut ETSI (European Télécommunications Standards Institute en anglais), utilisent des principes de transmission de type TDMA et FDMA.
De tels systèmes de communication TDMA et FDMA peuvent être mobiles.
C 'est à dire que les combinés comme les bases peuvent être mobiles. Dans ces systèmes de communication TDMA et FDMA mobiles, les conditions de transmission entre les nœuds de communication peuvent changer rapidement, par exemple par apparition d'un phénomène de brouillage de signal ou par évanouissement (fading an anglais) du signal par apparition d'obstacle entre les nœuds de communication. Les canaux de communication établis entre les nœuds de communication peuvent alors subir des interférences nuisibles à la communication, voire devenir inutilisables.
Bien que les standards de communication radio cellulaire prévoient un mécanisme de transfert automatique (handover en anglais) d'un combiné vers une autre base, sa mise en place n'est pas suffisamment rapide pour permettre de contrer des phénomènes dits d'atténuation rapide ou de masquage rapide (fast fading or fast shadowing en anglais).
De plus, de tels phénomènes d'atténuation rapide ou de masquage rapide peuvent n'être détectés que par un sous-ensemble des nœuds de communication. Une telle situation doit être notifiée au reste du système de communication, de manière à ce qu'une redéfinition des canaux de communication et des rôles base-combiné puisse être mise en œuvre au plus vite. Les mécanismes de transfert automatique précédemment évoqués ne sont pas suffisamment réactifs dans ce type de situation.
Il est souhaitable de pallier ces différents inconvénients de l'état de la technique. II est notamment souhaitable de fournir une solution qui permette d'améliorer la réactivité de systèmes de communication composés de nœuds de communication mobiles, et plus particulièrement dans le cadre de transmissions de type TDMA et FDMA, lors de changements rapides des conditions de transmission. Il est notamment souhaitable de fournir une solution qui permette d'améliorer la réactivité de tels systèmes de communication lorsqu'apparaissent des phénomènes de brouillage, d'atténuation rapide ou de masquage rapide.
Il est notamment souhaitable de fournir une solution qui permette à un combiné de se synchroniser rapidement sur une nouvelle base, lorsque la communication avec la base sur laquelle il était attaché est rompue.
Il est notamment souhaitable de fournir une solution qui permette de diffuser rapidement, dans de tels systèmes de communication, des informations de changement de conditions de transmission.
L'invention concerne un système de communication comportant des nœuds de communication communiquant par le biais de trames de type à accès multiple par division temporelle et par division fréquentielle, lesdits nœuds formant un réseau radio cellulaire hiérarchique définissant des niveaux hiérarchiques comportant chacun une base et au moins un combiné, ledit système étant adapté de sorte que les nœuds de communication sont autorisés à communiquer via la base de leur niveau hiérarchique. Le système est tel qu'un nœud de communication, dit nœud maître, comporte : des moyens pour sélectionner dans chacune desdites trames une ressource de transmission commune auxdits nœuds de communication, dite ressource de transmission commune au voisinage réseau ; des moyens pour diffuser auxdits nœuds de communication, au travers des niveaux hiérarchiques via leurs bases respectives, une information représentative de la ressource de transmission commune sélectionnée. Le système est en outre adapté pour autoriser lesdits nœuds de communication à diffuser des messages via la ressource de transmission commune sélectionnée. Ainsi, en permettant aux nœuds de communication de transmettre des données de manière à diffuser via la ressource de transmission commune au voisinage réseau, en plus des communications via la base de leur niveau hiérarchique, le système de communication est plus réactif.
Selon un mode de réalisation particulier, ledit nœud maître comporte des moyens pour obtenir des informations représentatives de conditions de transmission entre lesdits nœuds de communication et les moyens pour sélectionner la ressource de transmission commune au voisinage réseau sont adaptés pour effectuer la sélection en fonction desdites informations obtenues. Ainsi, le système de communication est d'autant plus réactif lorsqu'apparaissent des phénomènes de brouillage, d'atténuation rapide ou de masquage rapide. Selon un mode de réalisation particulier, lesdits nœuds de communication comportent des moyens pour déterminer des conditions de transmission dans ledit système de communication et des moyens pour transmettre des messages comportant des informations représentatives de conditions de transmission, ou de changement de conditions de transmission soit via la ressource de transmission commune au voisinage réseau, soit via la base de leur niveau hiérarchique.
Selon un mode de réalisation particulier, lesdits nœuds de communication comportent des moyens pour diffuser via la ressource de transmission commune au voisinage réseau des messages comportant des informations de synchronisation identifiant une ressource desdites trames utilisée pour transmettre un signal de balise. Ainsi, un nœud pour lequel le canal de communication avec la base de son niveau hiérarchique est rompu peut se réinsérer au plus vite dans le système.
Selon un mode de réalisation particulier, lesdits nœuds de communication comportant des fonctions de combiné et de base, lesdits nœuds de communication comportent : des moyens pour détecter un risque de perte de connectivité avec un nœud de communication ; des moyens pour activer un signal de balise, lorsqu'un risque de perte de connectivité est détecté ; des moyens pour diffuser via la ressource de transmission commune au voisinage réseau un message comportant des informations de synchronisation identifiant une ressource desdites trames, utilisée pour transmettre ledit signal de balise. Ainsi, la connectivité du système de communication est améliorée.
Selon un mode de réalisation particulier, la base de chaque niveau hiérarchique comporte des moyens pour autoriser les nœuds de communication de son niveau hiérarchique à diffuser des messages via une ressource de transmission commune audit niveau hiérarchique.
Selon un mode de réalisation particulier, la ressource de transmission commune à chaque niveau hiérarchique correspond à une ressource desdites trames ayant une position prédéfinie relativement à une ressource utilisée par la base dudit niveau hiérarchique pour transmettre un signal de balise. Ainsi, l'utilisation des ressources est optimisée.
Selon un mode de réalisation particulier, la base de chaque niveau hiérarchique comporte des moyens pour changer de ressource desdites trames, utilisée pour transmettre un signal de balise, en fonction de messages reçus via la ressource de transmission commune à son niveau hiérarchique ou via la ressource de transmission commune au voisinage réseau. Ainsi, le système de communication est plus réactif.
Selon un mode de réalisation particulier, ledit système est adapté de sorte que les bases transmettent leur signal de balise dans un intervalle de temps distinct de chaque intervalle de temps définissant la ressource de transmission commune au voisinage réseau.
L'invention concerne également un procédé de communication dans un système de communication comportant des nœuds de communication communiquant par le biais de trames de type à accès multiple par division temporelle, lesdits nœuds formant un réseau radio cellulaire hiérarchique définissant des niveaux hiérarchiques comportant chacun une base et au moins un combiné, ledit système étant adapté de sorte que les nœuds de communication sont autorisés à communiquer via la base de leur niveau hiérarchique. Le procédé est tel qu'un nœud de communication, dit nœud maître, effectue des étapes consistant à : sélectionner dans chacune desdites trames une ressource de transmission commune auxdits nœuds de communication, dite ressource de transmission commune au voisinage réseau ; diffuser auxdits nœuds de communication, au travers des niveaux hiérarchiques via leurs bases respectives, une information représentative de la ressource de transmission commune sélectionnée. Le procédé est en outre tel que lesdits nœuds de communication sont autorisés à diffuser des messages via la ressource de transmission commune sélectionnée.
L'invention concerne également un programme d'ordinateur, qui peut être stocké sur un support et/ou téléchargé d'un réseau de communication, afin d'être lu par un système informatique ou un processeur. Ce programme d'ordinateur comprend des instructions pour implémenter le procédé mentionné ci-dessus, lorsque ledit programme est exécuté par le système informatique ou le processeur. L'invention concerne également des moyens de stockage comprenant un tel programme d'ordinateur.
Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels :
- la Fig. 1 illustre schématiquement une structure de trame au sein de laquelle l'invention peut être mise en œuvre ; - la Fig. 2 illustre schématiquement un système de communication dans lequel l'invention peut être mise en œuvre ;
- la Fig. 3 illustre schématiquement une architecture de nœud de communication du système de communication de la Fig. 2 ;
- la Fig. 4 illustre schématiquement un algorithme de mise en place d'une ressource de transmission commune au voisinage réseau ;
- la Fig. 5 illustre schématiquement un premier algorithme d'utilisation de la ressource de transmission commune au voisinage réseau ;
- la Fig. 6 illustre schématiquement un second algorithme d'utilisation de la ressource de transmission commune au voisinage réseau ;
- la Fig. 7 illustre schématiquement un algorithme de resynchronisation utilisant des informations diffusées via la ressource de transmission commune au voisinage réseau ;
- la Fig. 8 illustre schématiquement un algorithme d'amélioration de connectivité du voisinage réseau utilisant des informations transmises via la ressource de transmission commune au voisinage réseau.
Pour augmenter la réactivité de systèmes de communication de type TDMA aux changements de conditions de transmission, il est proposé de réserver dans chaque trame TDMA une ressource de transmission commune au voisinage réseau, destinée à permettre à chacun des nœuds de communication de diffuser des informations en mode non connecté {connectionless mode en anglais). Cette ressource de transmission commune au voisinage réseau est sélectionnée par un nœud prédéfini du système de communication préférentiellement en fonction des conditions de transmission, et est donc, dans ce cas, susceptible de varier au cours du temps. Cette ressource de transmission commune au voisinage réseau permet ainsi à tout nœud de communication de diffuser dans le système de communication des informations de synchronisation, de gestion de topologie, de détection de voisinage réseau et/ou de détection de changement de conditions de transmission, indépendamment de la base à laquelle il est attaché.
On entend par voisinage réseau l'ensemble du système de communication, c'est- à-dire l'ensemble des nœuds de communication habilités à communiquer par le biais d'une même trame. La mise en place et l'utilisation de cette ressource de transmission commune au voisinage réseau dans chaque trame TDMA sont détaillées ci-après dans le cadre illustratif d'un système de communication de type DECT (marque déposée).
La Fig. 1 illustre schématiquement une structure de trame 1.1 au sein de laquelle l'invention peut être mise en œuvre. La représentation de la Fig. 1 comporte deux axes : selon l'axe vertical des ordonnées, différentes fréquences porteuses sont représentées ; et selon l'axe horizontal des abscisses, différents intervalles de temps consécutifs sont représentés. La représentation de la Fig. 1 illustre par exemple une trame selon les principes de communication TDD ( Time Division Duplex en anglais), TDMA et FDMA que l'on retrouve dans les systèmes de communication de type DECT (marque déposée).
La trame 1.1 est de durée égale à 10 ms et est divisée, selon l'axe temporel, en une première partie 1.2 consacrée aux trafics descendants (downlink en anglais) et une seconde partie 1.3 consacrée aux trafics montants (uplink en anglais). Un trafic descendant est émis par une base vers au moins un combiné, alors qu'un trafic montant est émis par un combiné vers une base. On dit alors que les communications sont semi-duplex (half-duplex en anglais), dans le sens où les communications descendantes et montantes ne sont pas simultanées, mais réparties sur des intervalles de temps différents.
Dans la représentation de la Fig. 1 , les première 1.2 et seconde 1.3 parties sont de même durée. Chacune de ces parties est en outre décomposée en douze intervalles de temps élémentaires de même durée. Dans la représentation de la Fig. 1, la trame 1.1 est en outre divisée, selon l'axe fréquentiel, en dix fréquences porteuses.
Ainsi, la trame 1.1 comporte des unités élémentaires de communication 1.6 qui correspondent respectivement à une fréquence porteuse et à un intervalle de temps. Chaque unité élémentaire de communication 1.6 est alors définie par un couple unique fréquence / intervalle de temps. La trame 1.1 représentée sur la Fig. 1 comporte ainsi deux cent quarante unités élémentaires de communication 1.6.
Lorsque deux nœuds communiquent, un canal de transmission est défini comme un couple d'unités de communication élémentaires 1.6, une unité par sens de communication. Une première unité dans la première partie 1.2 de la trame 1.1 et une seconde unité dans la seconde partie 1.3 de la trame 1.1. Typiquement, ces unités de communication élémentaires 1.6 sont correspondantes, c'est-à-dire qu'elles utilisent la même fréquence porteuse et sont séparées par douze intervalles de temps élémentaires. Tel est le cas des unités de communication élémentaires 1.6 marquées d'une croix sur la Fig. 1, c'est-à-dire celles correspondant aux neuvième et vingt-et- unième intervalles temporels sur la septième fréquence porteuse.
Chaque unité élémentaire de communication 1.6 permet la transmission de signaux sous la forme d'un paquet de données, qui peut être composé d'un champ d'en-tête qui contient des informations de signalisation et de protocole et d'un champ de données utiles (payload data en anglais) qui contient les données échangées proprement dites. Typiquement, le champ de données utiles contient les échantillons audio lors d'une communication de type voix.
Pour permettre la connexion d'un combiné à une base, cette base émet un signal appelé balise (beacon en anglais). Ce signal utilise l'une des unités élémentaires de communication 1.6 de la première partie 1.2 de la trame 1.1. Ce signal est émis périodiquement, à chaque trame, et contient les informations de signalisation et de synchronisation nécessaires au combiné pour se connecter et se synchroniser sur la base de manière à pouvoir communiquer avec elle. Typiquement, le signal de balise émis par une base pour permettre la connexion de combinés est constitué d'informations de signalisation contenues dans le champ d'en-tête d'un paquet de données, et le champ de données utiles est alors sans signification.
La Fig. 2 illustre schématiquement un système de communication hiérarchique dans lequel l'invention peut être mise en œuvre. Un tel système de communication peut être destiné à un ensemble d'individus, dont au moins une partie est mobile, et qui portent respectivement sur eux-mêmes des dispositifs de communication 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 et 2.6, aussi appelés nœuds de communication. Les communications entre nœud sont effectuées par le biais de trames au format de la trame 1.1.
Chacun des nœuds de communication 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 et 2.6 dispose préférentiellement des fonctions de combiné et de base.
Dans la représentation de la Fig. 2, le système de communication est dans une situation où : le nœud de communication 2.1 fonctionne comme une base pour les nœuds de communication 2.2 et 2.3 ; le nœud de communication 2.2 fonctionne uniquement comme un combiné ; le nœud de communication 2.3 fonctionne comme un combiné pour le nœud de communication 2.1 et comme une base pour les nœuds de communication 2.4 et 2.5 ; le nœud de communication 2.5 fonctionne uniquement comme un combiné ; et, le nœud de communication 2.4 fonctionne comme un combiné pour le nœud de communication 2.3 et comme une base pour le nœud de communication 2.6. Ainsi, des données peuvent être relayées par un nœud pour mettre, ou maintenir, en relation au moins deux autres nœuds. Il existe ainsi un canal de communication 2.10 entre les nœuds 2.1 et 2.2, un canal de communication 2.11 entre les nœuds 2.1 et 2.3, un canal de communication 2.12 entre les nœuds 2.3 et 2.4, un canal de communication 2.13 entre les nœuds 2.3 et 2.5, et un canal de communication 2.14 entre les nœuds 2.4 et 2.6. On peut aussi parler de liens de communication.
Excepté pour le nœud de communication 2.1 de plus haut niveau hiérarchique, appelé maître, chaque autre nœud de communication est attaché à une base, et peut lui-même servir de base. On obtient ainsi un arbre de communication formant un chaînage des nœuds de communication permettant que l'ensemble de ces nœuds de communication dispose d'une même référence d'horloge. L'ensemble formé par un nœud de communication agissant comme base et les nœuds de communication qui lui sont attachés est appelé groupe ou niveau hiérarchique.
Les nœuds de communication de chaque groupe peuvent communiquer entre eux par le biais de la base du groupe. Quatre unités élémentaires de communication 1.6 de la trame 1.1 sont alors nécessaires pour mettre en œuvre une telle communication. Des informations peuvent aussi être échangées entre les groupes en remontant et/ou en descendant hiérarchiquement l'arbre de communication via les bases des groupes. Dans ces deux cas de figure, chaque base sert de relais entre les nœuds de communication, soit au sein du groupe pour lequel elle agit en tant que base, soit entre le groupe dans lequel elle agit en tant que base et celui, s'il existe, dans lequel elle agit comme combiné. En d'autres termes, le système de communication est un réseau radio cellulaire hiérarchique définissant des niveaux hiérarchiques comportant chacun une base et au moins un combiné, le système étant adapté de sorte que les nœuds de communication sont autorisés à communiquer via la base de leur niveau hiérarchique.
La ressource de transmission commune au voisinage réseau est alors un moyen de transmission d'informations alternatif aux remontées et aux descentes hiérarchiques de l'arbre de communication. La ressource de transmission commune au voisinage réseau permet d'éviter de subir des congestions qui peuvent apparaître au niveau des bases du système de communication, et ce en fournissant à tout nœud de communication un moyen de diffusion indépendant de la base à laquelle il est attaché. Les individus étant mobiles, les conditions de transmission entre les nœuds de communication peuvent changer rapidement, par exemple par apparition d'un phénomène de brouillage de signal ou par évanouissement du signal par apparition d'obstacle entre les nœuds de communication. Les canaux de communication 2.10, 2.11, 2.12, 2.13 et 2.14 peuvent alors subir des interférences nuisibles à la communication, voire devenir inutilisables.
Par exemple, suite à un brouillage de signal, le canal de communication 2.14 devient inutilisable et le nœud de communication 2.6, agissant en tant que combiné, ne peut plus se synchroniser sur le nœud de communication 2.4, agissant en tant que base. Il est alors nécessaire que le nœud de communication 2.6 se synchronise sur un autre nœud de communication agissant en tant que base.
Le combiné peut alors utiliser les informations diffusées via la ressource de transmission commune au voisinage réseau pour accélérer sa resynchronisation à une base. L'utilisation de la ressource commune au voisinage réseau pour diffuser de telles informations est détaillée ci-après en relation avec la Fig. 5. Cela lui évite ainsi de balayer l'ensemble du spectre de transmission afin de détecter une balise de base sur laquelle il pourrait s'attacher. Une telle utilisation des informations diffusées via la ressource de transmission commune au voisinage réseau est décrite ci-après en relation avec la Fig. 7.
Le combiné peut aussi utiliser la ressource commune au voisinage réseau pour diffuser un message de découverte, appelé message hello, pour indiquer aux autres nœuds de communication qu'il est à la recherche d'une base à laquelle s'attacher. L'utilisation de la ressource commune au voisinage réseau pour diffuser un tel message est détaillée ci-après en relation avec la Fig. 5.
De plus, de tels phénomènes d'atténuation rapide ou de masquage rapide peuvent n'être détectés que par un sous-ensemble des nœuds de communication. Une telle situation doit être notifiée au reste du système de communication, de manière à ce qu'une redéfinition des canaux de communication et des rôles base-combiné puisse être mise en œuvre au plus vite.
Le combiné peut alors utiliser la ressource de transmission commune au voisinage réseau pour diffuser des informations quant aux conditions de transmission et ainsi accélérer leur diffusion dans le système de communication. Une telle utilisation des informations diffusées via la ressource de transmission commune au voisinage réseau est décrite ci-après en relation avec la Fig. 6. Une telle utilisation des informations diffusées via la ressource de transmission commune au voisinage réseau est particulièrement utile lorsqu'un phénomène de brouillage, de masquage rapide ou d'atténuation rapide survient entre le combiné et la base à laquelle il est attaché.
Une telle utilisation des informations diffusées via la ressource de transmission commune au voisinage réseau est aussi particulièrement utile lorsque le nœud de communication considéré agit en tant que base, que ce nœud est congestionné, et qu'un phénomène de brouillage, de masquage rapide ou d'atténuation rapide survient entre ce nœud et la base à laquelle il est attaché. En effet, dans un mode de réalisation particulier, chaque nœud de communication ne peut transmettre ou recevoir que sur une unique fréquence porteuse à chaque intervalle de temps. Ainsi, lorsqu'un nœud de communication agissant en tant que base est fortement sollicité, il n'a pas ou peu la possibilité de détecter les transmissions de balises par les autres nœuds de communication. Si la communication avec la base à laquelle il est attaché se rompt, il lui sera nécessaire de parcourir l'ensemble des fréquences porteuses à la recherche de balises, entraînant ainsi sa déconnexion du système de communication pendant plusieurs trames TDMA.
La Fig. 3 illustre schématiquement une architecture de nœud de communication du système de communication. Cette architecture comporte, reliés par un bus de communication 3.1 : un processeur, micro-processeur, microcontrôleur (noté μο) ou CPU (Central Processing Unit en anglais ou Unité Centrale de Traitement en français) 3.2 ; une mémoire vive RAM (Random Access Memory en anglais ou Mémoire à Accès Aléatoire en français) 3.3 ; une mémoire morte ROM (Read Only Memory en anglais ou Mémoire à Lecture Seule en français) 3.4 ; un lecteur 3.5 de médium de stockage, tel qu'un lecteur de carte SD (Secure Digital Card en anglais ou Carte Numérique Sécurisée en français) ; des moyens d'interface radio 3.6 ; et des moyens d'interface homme-machine 3.7.
Le micro contrôleur 3.2 est capable d'exécuter des instructions chargées dans la RAM 3.3 à partir de la ROM 3.4, d'une mémoire externe (non représentée), d'un support de stockage, tel qu'une carte SD ou autre, ou d'un réseau de communication. Lorsque le nœud de communication est mis sous tension, le micro contrôleur 3.2 est capable de lire de la RAM 3.3 des instructions et de les exécuter. Ces instructions forment un programme d'ordinateur, qui cause la mise en œuvre , par le micro contrôleur 3.2, de tout ou partie des algorithmes décrits ci-après en relation avec les Figs. 4 à 7.
Tout ou partie des algorithmes décrits ci-après en relation avec les Figs. 4 à 7 peut être implémenté sous forme logicielle par exécution d'un ensemble d'instructions par une machine programmable, tel qu'un DSP {Digital Signal Processor en anglais ou Unité de Traitement de Signal Numérique en français) ou un micro contrôleur, ou être implémenté sous forme matérielle par une machine ou un composant dédié, tel qu'un FPGA (Field-Programmable Gâte Array en anglais ou Matrice de Portes Programmable sur Champ en français) ou un ASIC (Application-Specific Integrated Circuit en anglais ou Circuit Intégré Spécifique à une Application en français).
La Fig. 4 illustre schématiquement un algorithme de mise en place de la ressource de transmission commune au voisinage réseau.
L'algorithme illustré à la Fig. 4 est mis en œuvre par un nœud dédié du système de communication. Il est préférentiellement mis en œuvre par le nœud de plus haute hiérarchie, le nœud maître, c'est-à-dire le nœud de communication 2.1 dans la représentation de la Fig. 2. Le nœud maître est celui, dans le voisinage réseau, qui agit uniquement comme base, les autres nœuds de communication agissant soit comme combiné, soit comme base et combiné. Dans une variante de réalisation, ce nœud maître peut être élu parmi les nœuds du système de communication, notamment pour prendre en compte le fait que, suite à une apparition ou une disparition d'un phénomène de brouillage, de masquage rapide ou d'atténuation rapide, le système de communication peut être amené à se scinder en deux ou, respectivement, deux systèmes de communication peuvent être amenés à fusionner.
Dans une étape 4.1, le nœud maître 2.1 détermine les conditions de transmission dans le système de communication. Cette étape peut être effectuée par analyse des signaux reçus par le nœud maître 2.1 via son interface 3.6 et/ou à partir d'informations fournies par d'autres nœuds du système de communication. De telles informations peuvent être fournies soit en mode point-à-point (unicast en anglais) par les nœuds de communication du groupe du nœud maître, soit en mode diffusé (broadcast en anglais) via la ressource de transmission commune au voisinage réseau précédemment allouée. Lorsque ces informations sont fournies par les nœuds de communication du groupe du nœud maître, elles peuvent être des informations relayées par ces nœuds pour le compte de groupes de niveau hiérarchique inférieur. Le nœud maître 2.1 détermine ainsi, dans la trame 1.1, les unités élémentaires de communication 1.6 qui, d'après les conditions de transmission, peuvent utilisées par l'ensemble des nœuds du système de communication.
Dans une étape 4.2 suivante, le nœud maître 2.1 sélectionne la ressource de transmission commune au voisinage réseau, en fonction des conditions de transmission déterminées à l'étape 4.1.
La ressource de transmission commune au voisinage réseau peut être une unique unité élémentaire de communication 1.6 ou plusieurs unités élémentaires de communication 1.6, qui peuvent alors être contiguës ou disjointes dans la représentation de la Fig. 1.
Dans une étape 4.3 suivante, le nœud maître 2.1 notifie aux autres nœuds du système de communication quelle(s) unité(s) élémentaire(s) de communication 1.6 sont allouées pour former la ressource de transmission commune au voisinage réseau. Préférentiellement, cette notification est effectuée par le nœud maître 2.1 dans la balise qu'il transmet à chaque trame 1.1. Cette notification est alors relayée par chacun des nœuds de communication du groupe du nœud maître 2.1 et qui agit aussi en tant que base pour un autre groupe. Cette notification être alors relayée dans ces autres groupes par le biais des balises transmises par les bases de ces groupes. La notification peut être à nouveau relayée de manière à être diffusée dans l'ensemble de l'arbre de communication via les balises émises par les bases des groupes.
L e s nœuds de communication peuvent ainsi s' affranchir du caractère hiérarchique de l'arbre de communication et transmettre des messages et informations sans passer par la base auquel il est attaché, et ce en utilisant la ressource de transmission commune au voisinage réseau. L'ensemble des nœuds de communication est ainsi autorisé à accéder à la ressource de transmission commune au voisinage réseau sélectionnée et notifiée par le nœud maître 2.1.
Dans un mode particulier de réalisation, l'étape 4.1 est effectuée pour chaque trame 1.1 et une nouvelle ressource de transmission commune au voisinage réseau est sélectionnée, puis notifiée, en cas de changement de conditions de transmission impliquant qu'au moins une unité élémentaire de communication 1.6 de la ressource de transmission commune au voisinage réseau précédemment allouée n'est plus utilisable.
La Fig. 5 illustre schématiquement un premier algorithme d'utilisation de la ressource de transmission commune au voisinage réseau. Selon un premier exemple de réalisation, la ressource de transmission commune au voisinage réseau est utilisée pour diffuser des messages comportant des informations de synchronisation et/ou des informations concernant la topologie du réseau constitué par les nœuds de communication. Dans une étape 5.1, le nœud de communication considéré génère un tel message. Ce message, dit de voisinage, peut comporter :
- un champ comportant un identifiant du nœud de communication considéré ;
- un champ comportant un identifiant du groupe auquel le nœud de communication considéré appartient ;
- un champ comportant un identifiant d'unité élémentaire de communication
1.6 dans laquelle le nœud de communication considéré transmet une balise, lorsque le nœud de communication considéré agit en tant que base ;
- un champ comportant une liste d'identifiants d'un nombre prédéfini de nœuds de communication qui sont les plus proches du nœud de communication considéré, c'est-à-dire ceux pour lesquels l'énergie des signaux reçus est la plus élevée ;
- un champ comportant un identifiant de la base à laquelle le nœud de communication considéré est éventuellement attaché ;
- un champ comportant un indicateur de qualité de transmission de signal, ou d'estimation de distance, entre le nœud de communication considéré et la base à laquelle il est éventuellement attaché ;
- un champ comportant une indication d'encombrement de la cellule, lorsque le nœud de communication considéré agit en tant que base.
Lorsqu'un nœud de communication reçoit de tels messages via la ressource de transmission commune au voisinage réseau, cela lui permet de se situer au sein du système de communication et de connaître ses voisins réseaux, c'est-à-dire ceux avec lesquels une communication directe peut être établie. Une utilisation de ces messages par un nœud de communication pour se resynchroniser est décrite ci-après en relation avec la Fig. 7.
Dans une étape 5.2 suivante, le nœud considéré détermine quelle est la ressource de transmission commune au voisinage réseau dans la trame 1.1. Cette information est obtenue suite à la notification transmise à l'étape 4.3. Dans une étape 5.3 suivante, le nœud de communication considéré diffuse via la ressource de transmission commune au voisinage réseau le message généré à l'étape 5.1.
Les diffusions via la ressource de transmission commune au voisinage réseau peuvent être réalisées de manière prédéterminée suivant une séquence figée à l'avance ou de manière aléatoire ou pseudo aléatoire.
Selon un second exemple de réalisation, la ressource de transmission commune au voisinage réseau est utilisée par un nœud de communication considéré pour diffuser un message de découverte, appelé message hello, pour indiquer aux autres nœuds de communication qu'il est à la recherche d'une base à laquelle s'attacher. Ce nœud de communication considéré peut alors recevoir en réponse via la ressource de transmission commune au voisinage réseau au moins un message de voisinage, tel que précédemment mentionné, diffusé par le(s) nœud(s) du voisinage réseau ayant reçu le message hello.
D'autres messages de contrôle de topologie peuvent ainsi être transmis selon l'un et/ou l'autre de ces exemples de réalisation.
La Fig. 6 illustre schématiquement un second algorithme d'utilisation de la ressource de transmission commune au voisinage réseau. La ressource de transmission commune au voisinage réseau est alors utilisée pour diffuser des informations quant aux conditions de transmission et ainsi accélérer leur diffusion dans le système de communication.
Dans une étape 6. 1 , le nœud de communication considéré détecte un changement de conditions de transmission, ou du moins détermine ces conditions. Notamment lorsque ces conditions de transmission peuvent entraîner la perte d'au moins un canal de transmission, le nœud de communication considéré détermine quelle est la ressource de transmission commune au voisinage réseau dans la trame 1.1, dans une étape 6.2 suivante. Cette information est obtenue suite à la notification transmise à l'étape 4.3.
Dans une étape 6.3 suivante, le nœud de communication considéré diffuse via la ressource de transmission commune au voisinage réseau un message comportant des informations représentatives des conditions de transmission, ou des changements de conditions de transmission, déterminées à l'étape 6.1.
Un tel mode de diffusion via la ressource de transmission commune au voisinage réseau est particulièrement efficace lorsqu'il y a perte du canal de communication entre le nœud de communication considéré et la base à laquelle il est attaché ou entre le nœud de communication considéré et le(s) combiné(s) qui lui est (sont) attaché(s).
Lorsque les changements de conditions de transmission concernent une dégradation des transmissions via la ressource commune de voisinage réseau, le nœud de communication considéré transmet le message jusqu'au nœud maître 2.1 en utilisant une remontée, de base en base, de l'arbre de communication.
Lorsque les changements de conditions de transmission concernent une dégradation des transmissions via une partie de la ressource commune de voisinage réseau, le nœud de communication considéré transmet le message via l'autre partie de la ressource commune de voisinage réseau.
Le procédé de la Fig. 6 peut en outre être utilisé par une base pour indiquer aux nœuds du voisinage réseau qu'elle est congestionnée.
La Fig. 7 illustre schématiquement un algorithme de resynchronisation utilisant des informations diffusées via la ressource de transmission commune au voisinage réseau.
Dans une étape 7.1, le nœud de communication considéré détecte une perte de canal de communication avec la base à laquelle il est attaché.
Dans une étape 7.2 suivante, le nœud de communication considéré obtient des informations diffusées via la ressource de transmission commune au voisinage réseau et qui visent à permettre d'effectuer une resynchronisation sur une autre base. Ces informations sont celles contenues dans les messages de voisinage précédemment mentionnés en relation avec la Fig. 5. Comme déjà mentionné, ces messages peuvent être transmis périodiquement par les nœuds de communication ou être transmis en réponse à un message hello transmis par le nœud de communication considéré.
Dans une étape 7.3 suivante, le nœud de communication considéré utilise les informations contenues dans les messages de voisinage reçus pour établir un canal de communication avec une autre base.
La Fig. 8 illustre schématiquement un algorithme d'amélioration de connectivité du voisinage réseau utilisant des informations diffusées via la ressource de transmission commune au voisinage réseau.
Dans une étape 8.1, le nœud de communication considéré obtient des informations diffusées via la ressource de transmission commune au voisinage réseau et qui permettent d'obtenir une description de la topologie du réseau constitué par les nœuds de communication. Ces informations sont celles contenues dans les messages de voisinage précédemment mentionnés en relation avec la Fig. 5. Dans une variante de réalisation, le nœud de communication considéré reçoit d'un autre nœud de communication un message comportant une information de changement de conditions de transmission, comme indiqué précédemment en relation avec la Fig. 6.
Dans une étape 8.2 suivante, le nœud de communication considéré détecte une perte de connectivité avec un nœud de communication, c'est-à-dire que les messages reçus par le nœud de communication considéré montrent que le nœud de communication les ayant transmis a détecté une baisse de qualité de communication pouvant entraîner la perte d'au moins un canal de communication.
Dans une étape 8.3 suivante, le nœud de communication considéré vérifie s'il n'a pas déjà le rôle d'une base, et si ce n'est pas le cas, il prend le rôle d'une base et active une balise en conséquence.
Dans une étape 8.4 suivante, le nœud de communication considéré diffuse via la ressource de transmission commune au voisinage réseau un message de voisinage, tel que présenté précédemment en relation avec la Fig. 5, indiquant l'activation de cette balise et fournissant les informations permettant la synchronisation.
Dans un mode de réalisation particulier, outre la mise en œuvre d'une ressource de transmission commune au voisinage réseau, chaque base peut mettre en œuvre une ressource de transmission commune à sa cellule, et autoriser les combinés de sa cellule à accéder à cette ressource.
La ressource de transmission commune à une cellule est préférentiellement l'unité élémentaire de communication 1.6 qui est la complémentaire dans la seconde partie 1.3 de celle utilisée dans la première partie 1.2 de la trame 1.1 par la base pour transmettre les signaux de balise. Dans la représentation de la Fig. 1, pour des signaux de balise transmis sur une fréquence porteuse donnée dans un intervalle de temps N, la ressource de transmission commune à la cellule correspond à l'intervalle de temps N+12 pour cette même fréquence porteuse. Cette ressource de transmission commune concerne les combinés de la cellule et a une position prédéfinie relativement à une ressource utilisée par la base pour transmettre un signal de balise. Son accès est, pour les combinés de la cellule, similaire à celui de la ressource commune de voisinage réseau. Il peut aussi être séquentiellement prédéfini dans le temps.
La ressource de transmission commune à une cellule peut être utilisée par un nœud de communication de cette cellule pour diffuser un message de voisinage, tel que présenté précédemment en relation avec la Fig. 5. Le nœud de communication agissant en tant que base pour cette cellule peut relayer les informations transmises via la ressource de transmission commune aux autres nœuds de la cellule. Le nœud de communication agissant en tant que base pour cette cellule peut relayer les informations transmises via la ressource de transmission commune au niveau hiérarchique supérieur. Cela est par exemple le cas lorsque la ressource de transmission commune à la cellule est utilisée pour diffuser des informations relatives aux conditions, ou changements de conditions, de transmission.
Le nœud de communication agissant comme base peut détecter une situation de brouillage, de masquage rapide ou d'atténuation rapide, grâce aux messages de voisinage transmis par les combinés de sa cellule, et ainsi décider de changer d'unité élémentaire de communication 1.6 pour transmettre sa balise. Le même procédé peut être mis en œuvre à partir de messages de voisinage transmis par les combinés de cette cellule via la ressource de transmission commune au voisinage réseau.
Dans un mode de réalisation particulier, les bases du système de communication sont adaptées pour ne pas transmettre leur balise dans le(s) même(s) intervalle(s) de temps que la ressource de transmission commune au voisinage réseau. Lorsqu'une base change d'unité élémentaire de communication 1.6 pour transmettre sa balise, elle s'assure préférentiellement de sélectionner un intervalle de temps distinct de celui ou ceux de la ressource de transmission commune au voisinage réseau. Lorsque le nœud maître change d'unité élémentaire de communication 1.6 pour définir la ressource de transmission commune au voisinage réseau, il s'assure préférentiellement de sélectionner un intervalle de temps distinct de ceux utilisés par les bases pour transmettre leur balises. Une telle information peut être remontée au nœud maître par remontée de l'arbre hiérarchique.

Claims

REVENDICATIONS
1) Système de communication comportant des nœuds de communication (2.1;2.2;2.3;2.4;2.5;2.6) communiquant par le biais de trames (1.1) de type à accès multiple par division temporelle et par division fréquentielle, lesdits nœuds formant un réseau radio cellulaire hiérarchique définissant des niveaux hiérarchiques comportant chacun une base (2.3) et au moins un combiné (2.4;2.5), ledit système étant adapté de sorte que les nœuds de communication sont autorisés à communiquer via la base de leur niveau hiérarchique, caractérisé en ce qu'un nœud de communication (2.1), dit nœud maître, comporte :
- des moyens pour sélectionner (4.2) dans chacune desdites trames une ressource de transmission commune auxdits nœuds de communication, dite ressource de transmission commune au voisinage réseau ;
- des moyens pour diffuser (4.3) auxdits nœuds de communication, au travers des niveaux hiérarchiques via leurs bases respectives, une information représentative de la ressource de transmission commune sélectionnée ;
et en ce que ledit système est adapté pour autoriser lesdits nœuds de communication à diffuser des messages via la ressource de transmission commune sélectionnée.
2) Système de communication selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit nœud maître comporte des moyens pour obtenir (4.1) des informations représentatives de conditions de transmission entre lesdits nœuds de communication et en ce que les moyens pour sélectionner la ressource de transmission commune au voisinage réseau sont adaptés pour effectuer la sélection en fonction desdites informations obtenues.
3) Système de communication selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits nœuds de communication comportent des moyens pour déterminer (6.1) des conditions de transmission dans ledit système de communication et des moyens pour transmettre (6.3) des messages comportant des informations représentatives de conditions de transmission, ou de changement de conditions de transmission soit via la ressource de transmission commune au voisinage réseau, soit via la base de leur niveau hiérarchique. 4) Système de communication selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits nœuds de communication comportent des moyens pour diffuser (5.3) via la ressource de transmission commune au voisinage réseau des messages comportant des informations de synchronisation identifiant une ressource desdites trames utilisée pour transmettre un signal de balise.
5) Système de communication selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, lesdits nœuds de communication comportant des fonctions de combiné et de base, lesdits nœuds de communication comportent :
- des moyens pour détecter (8.2) un risque de perte de connectivité avec un nœud de communication,
- des moyens pour activer (8.3) un signal de balise, lorsqu'un risque de perte de connectivité est détecté ;
- des moyens pour diffuser (8.4) via la ressource de transmission commune au voisinage réseau un message comportant des informations de synchronisation identifiant une ressource desdites trames, utilisée pour transmettre ledit signal de balise. 6) Système de communication selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la base de chaque niveau hiérarchique comporte des moyens pour autoriser les nœuds de communication de son niveau hiérarchique à diffuser des messages via une ressource de transmission commune audit niveau hiérarchique. 7) Système de communication selon la revendication 6, caractérisé en ce que la ressource de transmission commune à chaque niveau hiérarchique correspond à une ressource desdites trames ayant une position prédéfinie relativement à une ressource utilisée par la base dudit niveau hiérarchique pour transmettre un signal de balise. 8) Système de communication selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la base de chaque niveau hiérarchique comporte des moyens pour changer de ressource desdites trames, utilisée pour transmettre un signal de balise, en fonction de messages reçus via la ressource de transmission commune à son niveau hiérarchique ou via la ressource de transmission commune au voisinage réseau. 9) Système de communication selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que ledit système est adapté de sorte que les bases transmettent leur signal de balise dans un intervalle de temps distinct de chaque intervalle de temps définissant la ressource de transmission commune au voisinage réseau.
10) Procédé de communication dans un système de communication comportant des nœuds de communication (2.1;2.2;2.3;2.4;2.5;2.6) communiquant par le biais de trames (1.1) de type à accès multiple par division temporelle, lesdits nœuds formant un réseau radio cellulaire hiérarchique définissant des niveaux hiérarchiques comportant chacun une base (2.3) et au moins un combiné (2.4;2.5), ledit système étant adapté de sorte que les nœuds de communication sont autorisés à communiquer via la base de leur niveau hiérarchique, caractérisé en ce qu'un nœud de communication (2.1), dit nœud maître, effectue des étapes consistant à :
- sélectionner (4.2) dans chacune desdites trames une ressource de transmission commune auxdits nœuds de communication, dite ressource de transmission commune au voisinage réseau ;
- diffuser (4.3) auxdits nœuds de communication, au travers des niveaux hiérarchiques via leurs bases respectives, une information représentative de la ressource de transmission commune sélectionnée ;
et en ce que ledit procédé est tel que lesdits nœuds de communication sont autorisés à diffuser des messages via la ressource de transmission commune sélectionnée. 11) Programme d'ordinateur, caractérisé en ce qu'il comprend des instructions pour mettre en œuvre, par un nœud de communication, le procédé selon la revendication 10, lorsque ledit programme est exécuté par un processeur (3.2) dudit nœud de communication. 12) Moyens de stockage, caractérisés en ce qu'ils stockent un programme d'ordinateur comprenant des instructions pour mettre en œuvre, par un nœud de communication, le procédé selon la revendication 10, lorsque ledit programme est exécuté par un processeur (3.2) dudit nœud de communication.
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